[發(fā)明專利]穩(wěn)定核聚變裝置中新經(jīng)典撕裂模的電機運動控制機構(gòu)及方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110172094.0
• 申請日: 2021-02-08
• 公開（公告）號: CN112987558B
• 公開（公告）日: 2022-05-03
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張洋;錢靜;張立元;李波;王曉潔;徐旵東;劉海慶;張曉東
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院
• 主分類號: G05B11/42
• 分類號: G05B11/42;G21B1/05
• 代理公司: 安徽省合肥新安專利代理有限責(zé)任公司 34101
• 代理人: 陸麗莉;何梅生

1.一種穩(wěn)定核聚變裝置中新經(jīng)典撕裂模的電機運動控制機構(gòu)，其特征包括：控制對象、執(zhí)行單元、控制單元和通訊網(wǎng)絡(luò)；

所述控制對象為電子回旋波可轉(zhuǎn)動鏡面機械組件中的可轉(zhuǎn)動鏡面；

所述執(zhí)行單元包括：零背隙電機、電機傳感器；

所述控制單元包括：上位機、運動控制器和伺服驅(qū)動器；

所述通訊網(wǎng)絡(luò)包括：局域千兆以太網(wǎng)、工業(yè)實時以太網(wǎng)；

所述通訊網(wǎng)絡(luò)中的局域千兆以太網(wǎng)用于上位機和運動控制器之間的通訊，工業(yè)實時以太網(wǎng)用于運動控制器和伺服驅(qū)動器之間的通訊；

所述上位機將對電子回旋波束可轉(zhuǎn)動鏡面的角度需求和控制策略轉(zhuǎn)化為所述零背隙電機的運動參數(shù)和控制命令，并通過局域千兆以太網(wǎng)發(fā)送給運動控制器；同時，通過局域千兆以太網(wǎng)獲取電機實時運動數(shù)據(jù)；并通過上位機串口獲取角度傳感器檢測到的可轉(zhuǎn)動鏡面的極向角，以標(biāo)定控制機構(gòu)的精度；

所述運動控制器通過局域千兆以太網(wǎng)接收所述上位機發(fā)送來的電機運動參數(shù)和控制命令，同時，通過工業(yè)實時以太網(wǎng)向所述伺服驅(qū)動器發(fā)送電機運動參數(shù)和控制命令，并獲取所述伺服驅(qū)動器發(fā)布的電機實時運動數(shù)據(jù)；

所述伺服驅(qū)動器根據(jù)所述電機運動參數(shù)和控制命令，結(jié)合所述電機傳感器信號和本地參數(shù)實時輸出所述零背隙電機運動所需的電流，從而控制所述零背隙電機驅(qū)動所述電子回旋波可轉(zhuǎn)動鏡面機械組件轉(zhuǎn)動其可轉(zhuǎn)動鏡面；同時，所述伺服驅(qū)動器通過工業(yè)實時以太網(wǎng)向運動控制器發(fā)布電機實時運動數(shù)據(jù)；

所述零背隙電機是零背隙鐵芯磁懸浮線性伺服電動機，用于實現(xiàn)帶載高速位移和精密定位。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種穩(wěn)定核聚變裝置中新經(jīng)典撕裂模的電機運動控制機構(gòu)，其特征是：所述控制單元設(shè)置有三種控制策略，所述控制策略包括：連續(xù)掃描模式、步進(jìn)掃描模式、實時反饋模式；

所述連續(xù)掃描模式是控制所述可轉(zhuǎn)動鏡面在指定的初始角度處，以設(shè)定的運動速度在設(shè)定的掃描范圍內(nèi)做連續(xù)往返運動；

所述步進(jìn)掃描模式是控制所述可轉(zhuǎn)動鏡面在指定的初始角度處，在設(shè)定的掃描范圍內(nèi)以設(shè)定的步長做單步運動，并根據(jù)設(shè)定的停留時間在單步運動的每一步做停留后再移至下一步；

所述實時反饋模式是控制所述可轉(zhuǎn)動鏡面的角度根據(jù)實時測量到的新經(jīng)典撕裂模的位置做任意步長的實時調(diào)節(jié)；所調(diào)節(jié)的步長大小是根據(jù)所述可轉(zhuǎn)動鏡面的當(dāng)前位置和期望位置，并由反饋控制算法決定的。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述一種穩(wěn)定核聚變裝置中新經(jīng)典撕裂模的電機運動控制機構(gòu)，其特征是，在執(zhí)行所述實時反饋模式時，令所述電機運動控制機構(gòu)的響應(yīng)時間小于新經(jīng)典撕裂模的增長時間；所述響應(yīng)時間是從所述上位機發(fā)出控制命令，到所述零背隙電機接收到命令并執(zhí)行指令，最后再將執(zhí)行到位標(biāo)識返回到所述上位機的總時長；

所述實時反饋模式是對所述零背隙電機采用如下過程的分段控制方法：

在核聚變裝置的每炮等離子體放電前開始前，從所述上位機發(fā)送勵磁命令使得所述零背隙電機進(jìn)行勵磁，勵磁完畢后等待控制命令；

在每炮等離子體放電開始時，所述上位機在接收到控制命令中的角度指令后，將對應(yīng)的運動參數(shù)發(fā)送至所述零背隙電機，使其僅執(zhí)行從當(dāng)前位置快速移動到指定位置的單步動作，并帶動所述可轉(zhuǎn)動鏡面完成轉(zhuǎn)動，在轉(zhuǎn)動完成后再將所述零背隙電機的到位標(biāo)識傳送至所述上位機；同時，所述運動控制器實時記錄電機運動數(shù)據(jù)，并在放電結(jié)束后，將電機運動數(shù)據(jù)包上傳至所述上位機；

在每炮等離子體放電結(jié)束后，從所述上位機發(fā)送退磁命令使得所述零背隙電機進(jìn)行退磁。